Universidad Nacional de Asunción Facultad de Ingeniería Trabajo Final de Grado Ingeniería Electromecánica PROYECTO DE UNA PLANTA DE PAPEL A PARTIR DEL BAGAZO DE CAÑA “PROYECTO DE UNA PLANTA DE PAPEL A PARTIR DEL BAGAZO DE CAÑA” Leandro José Delfín Britos Invernizzi (1); Gustavo Enrique Ramírez (2) (1) Ingeniería Electromecánica, Facultad de Ingeniería, [email protected] (2) Ingeniería Electromecánica, Facultad de Ingeniería, [email protected] Resumen Este trabajo tiene por objeto, brindar la información necesaria para poder llevar a cabo la realización de este proyecto. Además de esto, mostrar que el proyecto es factible y que la mejor ubicación para la planta es la localidad de Coronel Martínez, en el departamento de Guaira. Mostrar también que la región logrará un crecimiento económico y social y que la planta es amigable con el medio ambiente. Aparte de esto, se le está dando al bagazo de caña, un valor como materia prima para la industria, lo que hasta el momento no ocurre, debido a que aún es considerado desperdicio de las fábricas. Summary This work is intended to provide the information necessary to carry out this project. Besides this, we want to show that the project is feasible and that the best location for the plant is the town of Coronel Martínez, Department of Guaira. We also want to show that the region will get an economic and social growth and the plant is environmentally friendly. Apart from this, is being given to sugarcane bagasse as raw material value to the industry, which so far does not happen, because it still is considered waste from factories. Gustavo Ramírez Leandro Britos i Universidad Nacional de Asunción Facultad de Ingeniería Trabajo Final de Grado Ingeniería Electromecánica PROYECTO DE UNA PLANTA DE PAPEL A PARTIR DEL BAGAZO DE CAÑA Resumen General. El objetivo general de este trabajo es conocer la factibilidad financiera técnica, actual y futura de usar el bagazo de caña de azúcar para la obtención de papel de impresión y escritura en el Paraguay. En tal sentido fue necesario conocer el potencial del país en la producción de bagazo de caña de azúcar y su disponibilidad. Se proyecta cubrir la hipotética demanda nacional de papeles de impresión y escritura. Para el efecto, se plantea un complejo industrial integrado, que produce 100.000 toneladas métricas por año de pulpa química blanqueada TCF que es transformada en116.000 toneladas métricas de papel de impresión y escritura. La tecnología seleccionada para la industria celulósica es pulpado a la soda caliente con recuperación de reactivos y blanqueo con la secuencia O(Zq)(PO). Esto muestra que la industria debe producir un volumen de 108.446 toneladas de papel/año, operando 318,77 días/año para cumplir con sus compromisos. Actualmente no existe suficiente materia prima disponible en el Paraguay. El proyecto necesita una cantidad de 548.000 toneladas métricas año de bagazo entero húmedo, disponible dentro de un radio de 70 Km. Se estima que la cantidad de bagazo entero húmedo disponible actualmente es de 112.000 toneladas por año en todo el país en un radio de 105 Km con respecto al punto de ubicación seleccionado, IVCoronel Martínez – Guairá. A futuro, existen en carpeta, pendientes a ejecutar, cuatro proyectos de alcoholeras autónomas grandes, que producirán alcohol a partir de la caña de azúcar, de concretarse estos proyectos puede alcanzarse la cantidad mínima de bagazo necesario. Con el fin de permitir el uso integral del bagazo producido para la transformación en pulpa y papel, se debe disponer de un combustible alternativo a la quema de este, cuyo aporte calórico debe ser de 650.000 KJoule/USD de costo del combustible usado en el lugar de consumo, ingenios y alcoholeras, para la situación y condiciones planteadas en el presente proyecto. Situación actual La valoración económica actual que se le da al bagazo como subproducto en las industrias, es por el aporte energético que se percibe de la quema del mismo en sustitución de otro combustible, a un precio que ronda los 10 US$ por tonelada. Situación futura En vista a que las alcoholeras autónomas son las que poseen una mayor cantidad de bagazo excedente, la cantidad futura de bagazo disponible exige plantear una solución o destino al bagazo excedente, especialmente para los emprendimientos que entrarán en operación. Objetivo general Determinar la factibilidad, Técnica, Económica, Financiera, Social y Ambiental para implementar una planta productora de bagazo de caña de azúcar para la obtención de papel de impresión y escritura en el Paraguay. Gustavo Ramírez Leandro Britos 1 Universidad Nacional de Asunción Facultad de Ingeniería Trabajo Final de Grado Ingeniería Electromecánica PROYECTO DE UNA PLANTA DE PAPEL A PARTIR DEL BAGAZO DE CAÑA Objetivos específicos 1. Conocer el potencial del país para la producción de bagazo de caña de azúcar como una fuente viable para la obtención de papel, a través de las distintas industrias existentes y futuras. 2. Conocer la disponibilidad técnica inmediata del bagazo de caña. 3. Conocer la disponibilidad técnica futura del bagazo de caña. 4. Analizar la viabilidad técnica y financiera para realizar el proyecto en tiempo actual y futuro inmediato. 5. Evaluar los indicadores financieros como el valor actual neto (VAN) y la tasa interna de retorno (TIR) así como la relación Beneficio/Costo. 6. Definir un modelo que pueda describir la sensibilidad económica de un proyecto de esta naturaleza. Justificación del proyecto e Impactos Se plantea un mejor aprovechamiento de los subproductos derivados del procesamiento de la caña de azúcar, en vista a la expansión continua y al fuerte incentivo nacional dado con el auge de los biocombustibles. Surge la necesidad de plantear un aprovechamiento integral de las materias primas disponibles que posean un gran impacto del tipo social, por la cantidad de mano de obra que generan, así como incentivar a la adecuación de las industrias actuales, a fin de que estas sean más eficientes en el uso de los recursos naturales. Estudio de la materia prima La caña de azúcar fue clasificada por el botánico sueco Carlos Linneo en 1.753 como Saccharim officinarum. , es una planta tropical y subtropical que se cultiva en una franja paralela al ecuador que llega hasta los 30 grados de las latitudes norte y sur. La acumulación de sacarosa es mayor en la base del tallo, y el contenido de celulosa y azúcares reductores es mayor en la parte superior llamada macolla o cogollo de la caña. Las épocas de plantaciones tempranas se realizan entre los meses de febrero y marzo, y las plantaciones tardías de julio a agosto, inclusive setiembre. El cultivo de la caña de azúcar dura por lo menos unos 5 años. Es decir, una misma plantación se cosecha varias veces con un corte anual. Producción de caña de azúcar en el Paraguay La producción de caña de azúcar en el Paraguay se distribuye en 14 de los 17 departamentos del país. Gustavo Ramírez Leandro Britos 2 Universidad Nacional de Asunción Facultad de Ingeniería Trabajo Final de Grado Ingeniería Electromecánica PROYECTO DE UNA PLANTA DE PAPEL A PARTIR DEL BAGAZO DE CAÑA El 97,5% de la producción de caña de azúcar se encuentra en la Región Oriental, el restante 2,5% se encuentra en la Región Occidental. Evolución y tendencia en la producción El rendimiento a campo promedio del país en 50 toneladas de caña verde por hectárea. Esta cifra resulta baja en comparación con otros países vecinos productores, que maneja una media nacional de 90 toneladas por hectárea. Según datos obtenidos del Programa Nacional de Caña de Azúcar del Ministerio de Agricultura y Ganadería, MAG, se cuenta con un área potencialmente cultivable de unas 450.000 hectáreas en el territorio nacional. Hoy la extensión plantada es de unas 81.830 hectáreas según el último censo agrario realizado en el 2.009. Aproximadamente 35% de la superficie total cultivada con caña de azúcar se encuentra mecanizada. Proyectos nuevos Según el Plan Nacional de Biocombustibles en el Paraguay, conforme a la matriz de competitividad elaborada por la Mesa Sectorial de Biocombustibles de la Red de Inversiones y Exportaciones (REDIEX), cuya meta es alcanzar las siguientes cifras para el año 2.015: 1. 400.000.000 US$ en exportaciones de etanol. 2. 40.000.000 US$ en ahorro anual de egreso de divisas por substitución de gasolina. 3. 1.000 millones de US$ en inversiones. 4. 140.000 hectáreas de nuevos cultivos de caña de azúcar. 5. 140.000 nuevos empleos directos en las áreas agrícola, industrial y transporte. Es importante destacar que para alcanzar estos objetivos se necesitan unas 140.000 hectáreas de nuevas plantaciones de caña de azúcar, que representan el 0,56 % de la superficie cultivable del país. Bagazo de caña de azúcar El bagazo es el residuo del proceso de fabricación del azúcar a partir de la caña, el remanente de los tallos después de ser extraído el jugo azucarado que éstos contienen, por los molinos de la central azucarera o alcoholera. Generación del bagazo de caña de azúcar La experiencia de las industrias azucareras y alcoholeras en el Paraguay durante el procesamiento de la caña de azúcar es un rendimiento promedio de 30 % peso/peso de bagazo de caña por caña alimentada a la industria; es decir, por cada 100 toneladas de caña de azúcar alimentada a las industrias en Gustavo Ramírez Leandro Britos 3 Universidad Nacional de Asunción Facultad de Ingeniería Trabajo Final de Grado Ingeniería Electromecánica PROYECTO DE UNA PLANTA DE PAPEL A PARTIR DEL BAGAZO DE CAÑA promedio se obtienen 30 toneladas de bagazo con una humedad de 50 %o 15 toneladas de materia seca. Los casos extremos observados son 28 %para cañas muy jóvenes y de 33 % para aquellas de mayor edad. Industrias azucareras La experiencia industrial nacional indica que con las últimas ampliaciones y mejoras industriales realizadas en algunas industrias importantes, éstas han mejorado su eficiencia en el uso del bagazo, detener déficit, han pasado a poseer un excedente de bagazo de entre 3 % a 4%sobre el total de bagazo generado. Industrias alcoholeras autónomas La manifestación de las industrias nacionales es, que éstas llegan a satisfacer su demanda energética con el 70 % del bagazo producido, obteniendo un excedente del 30 % sobre el total (hoy los técnicos del área sostienen que existen estudios que pueden llevarse a un 50 % de bagazo excedente para una industria de moderna concepción). La estimación actual es de unas 121.800 toneladas de bagazo entero húmedo por año, y de concretarse la totalidad de los proyectos en carpeta, esta cifra puede ascender a 773.800 toneladas anuales de bagazo entero húmedo. Estudio de Mercado Las pulpas de bagazo son usadas actualmente en diferentes porcentajes de empastes final, en la elaboración de una amplia variedad de papeles como son: papeles de envolver, impresión y escritura, bolsas de multipliegos, papel liners, papel onda, cartones blanqueados, papel periódico y papel base para recubrir. Análisis de la demanda Las pulpas celulósicas a partir del bagazo, hasta el día de hoy no poseen un mercado directo de comercialización como tal, razón por la cual debe ser convertida a un producto más vendible como lo constituye el mercado de los papeles. Demanda Nacional En el mercado local del papel, el de impresión y escritura es el que presenta una mayor demanda, frente a los demás, como el caso del papel diario, cartón, etc. A esto se menciona que este constituye uno de los que lleva mayor cantidad de pulpa química proveniente de bagazo. Demanda Regional A nivel de Sudamérica tienen distintos orígenes, entre los que se destacan Brasil, Argentina, Chile. A nivel Latinoamérica se ubican por orden de importancia: México, Perú, Colombia, Cuba, Brasil, Argentina y Venezuela. Gustavo Ramírez Leandro Britos 4 Universidad Nacional de Asunción Facultad de Ingeniería Trabajo Final de Grado Ingeniería Electromecánica PROYECTO DE UNA PLANTA DE PAPEL A PARTIR DEL BAGAZO DE CAÑA Demanda Mundial A nivel mundial, la producción de pastas de recursos no madereros (nonwood) representa un 7 % del total de las pulpas producidas, situándose hoy la producción de pulpas provenientes de fuentes no maderables, en unas18.400.000 toneladas anuales, 18 % corresponde a la pasta proveniente del bagazo de caña de azúcar, el resto representa pulpas obtenidas de bambú, caña, paja y otros sin identificar. Análisis de la Oferta La producción papelera en el Paraguay se limita a cartón, papel liner, onda, y algunos tipos de papeles absorbentes (servilletas, papel higiénico, sanitarios, etc.), usando como materia prima fundamentalmente fibras secundarias recuperadas del mercado nacional. Precios El precio tomado como referencia es la media del precio de importación condición FOB libre de impuestos de 1.050 USD americanos por toneladas de papel de impresión y escritura. Por otra parte la importación de los papeles de impresión y escritura se encuentra entre 55.000 a 65.000 toneladas/año a un precio promedio de 1.050 USD/Ton (libre de Impuesto al Valor Agregado), siendo los valores máximos registrados 1.250 USD/Ton y los valores mínimos de 980 USD/Ton. Sistema de comercialización En el presente trabajo se plantea cubrir la demanda local (mercado nacional) de papeles de impresión y escritura, partiendo de la base que esta llegará en algún momento al orden de las 120.000 toneladas de este tipo de papel por año. Tecnologías disponibles La producción de pulpa celulósica a partir del bagazo de caña posee las siguientes etapas y alternativas tecnológicas 1. Desmedulado en seco: Se ejecuta con 15 a 20 % de humedad del bagazo, y posee la desventaja de poca eficiencia de separación de las médulas entre 30 y 50 % de la cantidad original. 2. Desmedulado en húmedo: Por este método se desmedula tal como sale de la industria productora, es decir con una humedad del 50 %. Ventajas: Mayor eficiencia en la separación de las médulas, eficiencia mínima de separación es del 60 % de la medula original. Gustavo Ramírez Leandro Britos 5 Universidad Nacional de Asunción Facultad de Ingeniería Trabajo Final de Grado Ingeniería Electromecánica PROYECTO DE UNA PLANTA DE PAPEL A PARTIR DEL BAGAZO DE CAÑA 3. Desmedulado en mojado o en suspensión: Mediante este método la médula, polvo y materias extrañas son exhaustivamente separados de la fibra. El bagazo ingresa al proceso de desmedulado con una consistencia de 10 a 18 % (80 a 90 % de humedad). En general éste es usado como segunda etapa de desmedulado y se lo ubica en la planta de preparación de la pasta (planta celulósica). Almacenamiento En la mayoría de los países productores de caña de azúcar, los ingenios o alcoholeras operan de 4 a 7 meses del año, mientras que las plantas de pulpa y papel operan todo el año, en consecuencia surge la necesidad de almacenar bagazo para los meses fuera de zafra, evitando en lo posible el deterioro del bagazo durante el almacenaje. Existen hoy dos maneras de lograr una buena preservación del bagazo que son: Almacenado en seco: Secando el bagazo a un contenido de humedad inferior a 20 %, a fin de detener toda la fermentación posible, se forman fardos de 30 a 50 Kg que se apilan en estibas a fin de favorecer una buena ventilación y el secado rápido. Este método debe poseer resguardo de las lluvias sobre todo en zonas con gran incidencia de éstas. Almacenado en húmedo: consiste en mantener el bagazo a una humedad superior al 80 % y controlar la fermentación. El método RITTER consiste en la inoculación de bacterias lácticas y el agregado de nutrientes al bagazo desmedulado, el cual es diluido a 3 % de consistencia, se lo mezcla con el inoculo y bombea hacia una plataforma donde se forma las grandes pilas, por ejemplo 130 metros de largo, 50 metros de ancho y 18 metros de altura. El licor drenado se re circula en forma continua a la pileta de mezcla y nuevamente es rociada en la parte superior de la pila, de forma a mantenerla a una humedad superior al 80 % y una temperatura de 40 ºC. Este procedimiento permite la conservación del bagazo por período mayor de un año. Pulpado químico El pulpado químico del bagazo se realiza industrialmente mediante procesos alcalinos, de modo particular por el proceso a la soda. Los procesos continuos muy difundidos, algunos de los digestores más conocidos lo constituyen el digestor M&D, y el digestor PANDIA dentro de las alternativas de pulpados químicos están proceso Kraft; proceso a la soda caliente; proceso al sulfito neutro, proceso a la soda antraquinona, etc Lavado y depuración En el lavado, la pulpa saliente de la etapa de digestión se pone en contacto íntimo con el agua, ejecutado normalmente en tres etapas de lavado, a fin de Gustavo Ramírez Leandro Britos 6 Universidad Nacional de Asunción Facultad de Ingeniería Trabajo Final de Grado Ingeniería Electromecánica PROYECTO DE UNA PLANTA DE PAPEL A PARTIR DEL BAGAZO DE CAÑA extraer la mayor cantidad de reactivos químicos usados. La solución acuosa obtenida que arrastra los químicos usados provenientes de la digestión, recibe el nombre de licor negro débil, éste es enviado al sistema de recuperación de reactivos químicos. Las pulpas lavadas son luego sometidas al proceso de depuración, en ésta se separan los materiales extraños como arenas, piedras, material incocido, material extraño, etc. Una vez que las pulpas están depuradas son enviadas al proceso de blanqueo. Pulpado de alto rendimiento La separación de las fibras consiste en una combinación de acciones mecánicas y químicas, con extracción parcial de la lignina, obteniéndose rendimientos entre 95 % y 70 %. Los pulpados quimimecánicos, como el proceso a la soda fría, consisten en la acción de un agente químico como el hidróxido de sodio seguido de la refinación multietapas se produce un hinchamiento de la pared celular, ablandando el material y posibilitando en la etapa de refinación la ruptura entre la pared primaria y la pared secundaria, lo que favorece el enlace. Blanqueo El blanqueo de pastas químicas de bagazo es una operación sencilla, en los blanqueos de tecnología ECF, las secuencias de blanqueo típicas son D (EO) D, D (EP)D, OD(EP)D. Por otra parte, en la tecnología TCF, interviene una etapa de uso de ozono como agente blanqueante en la secuencia O (Zq) (PO), alcanzándose niveles de blanco cercano al 90 % ISO, partiendo de una kappa de 13,5. Producción y tecnología del papel En una planta integrada, la pulpa química blanqueada obtenida en la planta celulósica, en suspensión de 10 al 12 % de consistencia es enviada a la fábrica de papel. La producción de papel consta de lo siguiente: Refinación Las fibras son sometidas a una acción mecánica para desarrollar sus propiedades papeleras óptimas con relación al producto a fabricarse Mezclado Etapa en la que se realiza la formación del empaste por la adición en la proporción adecuada de las pulpas química blanqueada de bagazo, pulpa química blanqueada de coníferas o pulpa de papel reciclado con el fin de darle mayor resistencia mecánica, así como el agregado de carbonato de calcio Gustavo Ramírez Leandro Britos 7 Universidad Nacional de Asunción Facultad de Ingeniería Trabajo Final de Grado Ingeniería Electromecánica PROYECTO DE UNA PLANTA DE PAPEL A PARTIR DEL BAGAZO DE CAÑA como carga mineral, encolantes y aditivos de acuerdo a la formación específica para el papel a producir. Dilución y depuración La mezcla de pulpas y aditivos formada en la etapa anterior se pasa por una serie de depuradores (ciclónicos y tamices presurizados) con el objeto de retirar las impurezas para mejorar la calidad del empaste garantizando de esta forma la calidad del papel producido. Formación de la hoja Esta mezcla o suspensión de pulpas, aditivos químicos y agua ingresa a la mesa de formación de papel, más conocida como máquina de papel a través de la caja de cabeza, que se encarga de distribuir la suspensión sobre la tela en forma uniforme a través de todo el ancho de la máquina, en la mesa de fabricación. Esta tela avanza a alta velocidad y a medida que esto sucede, mediante una combinación de efectos de gravedad y vacío, se va extrayendo el agua de la suspensión quedando al final de la misma, una estructura húmeda de fibras entrelazadas que es en sí, conformando la hoja de papel. Prensado La hoja formada posee una gran cantidad de agua, que necesita ser extraída a fin de consolidar el proceso de formación, esta extracción se ejecuta primeramente por medios mecánicos. La hoja es apoyada sobre fieltros, obligándola a pasar a través de una serie de pares de rodillos, extrayendo gran parte del agua. La humedad final del papel al final del proceso está entre los 45 a 50 % base húmeda. Secado En vista a la limitación del proceso de prensado, el excedente del agua debe extraerse indefectiblemente por evaporación. En tal sentido el papel que egresa de la sección de prensas es conducido a través de una serie de cilindros secadores de gran porte calefaccionadas por vapor en su interior, que se encuentran ubicados en forma alternada, de manera que una cara del papel entre en contacto con la superficie lateral de uno de los cilindros y luego la otra cara del papel entre en contacto con el cilindro siguiente. De esta manera, el mismo va absorbiendo energía de los cilindros eliminando su contenido de humedad por evaporación hasta alcanzar valores de humedad inferiores al 10 % (normalmente se ajusta a 5 % en base húmeda). Esta hoja continua de papel es enrollada en rollos de gran porte, llamados popes, los que posteriormente se procesan en una bobinadora que corta a bobinas de anchos y diámetros menores de acuerdo con lo solicitado por los clientes o por el programa de conversión a productos finales como resmas u hojas. Conversión del papel Gustavo Ramírez Leandro Britos 8 Universidad Nacional de Asunción Facultad de Ingeniería Trabajo Final de Grado Ingeniería Electromecánica PROYECTO DE UNA PLANTA DE PAPEL A PARTIR DEL BAGAZO DE CAÑA En esta sección se convierte, al papel producido en bobinas embaladas, hojas, formularios continuos y resmas, mediante líneas modernas. Efluentes líquidos La tecnología seleccionada demanda los siguientes volúmenes de agua para el proceso, 30 m3 de agua por cada tonelada de papel de impresión y escritura a producir, de los cuales 6,8 m3 por tonelada de papel corresponde a la planta de papel y 23,2 m3 por tn de papel a la planta celulósica. El volumen total de efluentes líquidos que se genera es de 23,20 m3 por tonelada de papel producido, de estos 17,86 m 3 provienen de la planta celulósica y 5,34 m3 de la planta de papel. Para el tratamiento de los efluentes líquidos se pueden citar: los sistemas de lagunas de estabilización anaeróbicas, facultativas o sistemas facultativos, sistemas aireados de lodos activados, lagunas aireadas, sistemas anaeróbicos de reactores de flujos ascendentes o de flujos descendentes, lagunas cubiertas, etc.) Efluentes gaseosos El punto de generación en las calderas lo constituye la emisión de los gases de combustión, en tal sentido se prevé dos aspectos fundamentales. 1. Control de calidad de combustión, a través de analizadores de gases y manejo operativo del proceso. 2. Retención de material particulado, sistemas de retención consistentes en precipitadores electrostáticos para la caldera de recuperación y horno de cal con lavadores de gases y sistemas secos de trampas para la caldera de la planta de papel, otros. En la generación puntual o difusa de gases dentro de la línea de producción, se prevé mitigar las emisiones a través del encapsulamiento y aspiración combinados con las trampas ciclones, filtro de mangas y lavadores de gases dependiendo de la naturaleza del proceso generador. Efluentes sólidos La generación de residuos sólidos proviene del desmedulado en suspensión. Luego de eliminar el excedente, son quemados en la caldera de la planta de papel, a la totalidad de sólidos generados que no pueden usarse como combustibles (arena, piedras o bien aquellos que constituyen los residuos de estos, como cenizas de la caldera de la planta de papel), los sólidos del tratamiento primario, y los lodos biológicos del tratamiento secundario, son dispuestos en un relleno sanitario. Selección de tecnología El tipo de papel a producir a partir de la pulpa de bagazo de caña define el proceso de pulpado, dentro de las opciones de pulpados químicos, el proceso a Gustavo Ramírez Leandro Britos 9 Universidad Nacional de Asunción Facultad de Ingeniería Trabajo Final de Grado Ingeniería Electromecánica PROYECTO DE UNA PLANTA DE PAPEL A PARTIR DEL BAGAZO DE CAÑA la soda caliente ofrece la tecnología más limpia. Esta tecnología está disponible a nivel comercial, a partir de un tamaño de 100.000 toneladas de pulpa blanqueada por año. Esta capacidad, define el tamaño para la planta de papel así como las demás unidades de desmedulados, servicios, agua, efluentes, vapor, etc. Tamaño del proyecto Técnicamente es posible realizarla a cualquier escala, pese a ello, no es lo mismo desde un punto de vista comercial, siendo una capacidad instalada mínima de 100.000 toneladas de pulpa química por año. Este tamaño mínimo de planta celulósica define el tamaño de la planta de papel para un proyecto de planta integrada de pulpa y papel, según el balance de masa, para esto, se necesitaría unas 547.500 toneladas de bagazo entero húmedo por año, sin embargo, se ha visto que la estimación de la disponibilidad actual, es de 112.000 toneladas por año. Por otra parte, el mercado nacional de papeles de impresión y escritura es de 65.000 toneladas por año, si el objetivo es satisfacer la demanda local de papeles de impresión y escritura, no se puede pensar en un tamaño menor. Desde un punto de vista de la disponibilidad de la materia prima, la industria debe tener un tamaño de 40.500 toneladas de pulpa por año para obtener 47.500 toneladas por año de papeles. Con esto: 1. Planta de pulpa química blanqueada que producirá 100.000 toneladas por año, es decir, 300 toneladas por día de pulpa. 2. Y la planta de papel, 116.000 toneladas de papel por año. Desde de punto de vista de la disponibilidad de la energía eléctrica, se necesitaría una potencia aproximada de 10 MVA. Según el plan maestro de generación y transmisión de corto plazo, no habría ningún inconveniente para dicha disponibilidad, ya que está establecido la recapacitación de las líneas de transmisión que unen las ciudades de Coronel Oviedo con Villa Rica, pasando de líneas de 66 kV a 220 kV, para así de esta manera tener una potencia disponible de aproximadamente 60 MVA. Macrolocalización El proyecto puede tener dos orientaciones, una es la orientación al mercado y la otra, la orientación a la materia prima. Para el presente trabajo, al observar el nivel de incidencia que tiene la componente flete de la materia prima, se define entre los departamentos de Guiará, Paraguari, Cordillera y parte de Caaguazú como mejor alternativa para el asentamiento del proyecto. Microlocalización Se observa que las variables más significativas a nivel micro son: Gustavo Ramírez Leandro Britos 10 Universidad Nacional de Asunción Facultad de Ingeniería Trabajo Final de Grado Ingeniería Electromecánica PROYECTO DE UNA PLANTA DE PAPEL A PARTIR DEL BAGAZO DE CAÑA 1. Disponibilidad del agua por exigencias del proceso. La exigencia de la industria según el balance de masas es de 10.540 m 3/día (440 m3/hora), ésta debe ubicarse en las cercanías de un curso abundante de agua (río). 2. Proximidad a la materia prima. 3. Infraestructura necesaria: caminos de todo tiempo, entre otros. En función a estos aspectos muy relevantes, las opciones de ubicación queda limitada a la localidad de Coronel Martínez en el departamento de Guiará Zona I, ésta reúne los siguientes requisitos: a). Se halla a orillas del río Tebicuarymi, de caudal medio anual de 20 m 3/seg. b). Ubicado en el centro de la producción e industrialización de la caña de azúcar c). Sobre camino de todo tiempo, actualmente en proceso de asfaltado, conexión Ruta Nº: 8 a Ruta Nº: 1. La propuesta final es la ubicación de la industria celulósica papelera en la localidad de Coronel Martínez a orillas del río Tebicuarymi. Estudio Económico - Financiero Los intereses asumidos por el proyecto representan la toma de una financiación externa del 48 % del monto total de la inversión. La fuente de financiación puede darse a través del Banco Interamericano de Desarrollo (BID), solicitando en la ventanilla del sector privado. El restante 52% del proyecto es patrocinado con capital propio aportado por los accionistas del proyecto. Una estimación de las inversiones totales, ascienden a 207.930.000 dólares americanos, en el que se encuentran incluidos los que corresponden a la planta celulósica y a la planta de papel de impresión y escritura. Ingresos en el año normal Se considera la venta total del papel producido en el mercado nacional, el precio de venta es de 1.050 USD/Tonelada de papel puesto en el lugar de venta, libre de impuestos, sin considerar el impuesto de valor agregado. El monto de ingreso total para un año típico al 100 % de producción de la capacidad instalada, es decir produciendo unas 115.979 toneladas métricas de papeles de impresión y escritura por año, asciende a 121.778.400 US$ Costo de la Energía Eléctrica La planta va a tener una necesidad de energía eléctrica de aproximadamente 15 MVA, con la generación de vapor para el uso de la planta, se utiliza una parte para el accionamiento de una turbina que a su vez mueve un generador de energía eléctrica que sirve para abastecer una parte de la instalación, con lo que se disminuye la toma de energía de la ANDE a 10MVA aproximadamente. Gustavo Ramírez Leandro Britos 11 Universidad Nacional de Asunción Facultad de Ingeniería Trabajo Final de Grado Ingeniería Electromecánica PROYECTO DE UNA PLANTA DE PAPEL A PARTIR DEL BAGAZO DE CAÑA Esta categoría de consumidor de energía eléctrica, corresponde según la ANDE, al sector de grandes consumidores, que debe ser servida a una tensión de abastecimiento de 66kV. De esta manera, la planta corresponde a la categoría Industrial con entrega en línea, con una potencia de contrato de 10 MW y las siguientes tarifas: Potencia Reservada: 6,8736 US$/kW mes Exceso de Potencia Reservada: 8,5794 US$/kW mes Energía en Punta de Carga: 0,04578 US$/kWh Energía fuera de Punta de Carga: 0,018316 US$/kWh Con estos datos del pliego de tarifas número 20, de la ANDE, obtenemos los montos a ser abonados en forma anual, consistente en: Constante (potencia reservada): Variable (PC+FPC): 646.200 US$/año. 1.502.500 US$/año Con esto tenemos la suma de 2.148.700 US$/año, que debe ser abonado a la ANDE de manera periódica anual. Servicios de la deuda El crédito solicitado es a largo plazo, a pagar a siete años más tres años de gracia, con un interés del 7% con el sistema francés o de cuota constante. A = cuota constante = 18.689.848 US$, que será pagado a partir del año 4 hasta el año 10. Al final del año 10, luego de cancelar la cuenta, siempre que no se tengan multas por mora, se pagará un total de 30.103.936 US$ en concepto de intereses. Costos Operacionales El costo de operación resultante para un año típico es 69.745.271 Dólares americanos anuales. 10% de producción, 50% para el segundo y 100% para el tercero y demás años. En todos los casos se evalúan los montos de inversión, gastos de operación, e ingresos en una moneda fuerte, tomándose para el efecto el uso del dólar americano, con un tipo de cambio constante en todo el tiempo que dura el análisis, e igual a 5.000 Gs/US$, que corresponde a la media de la tasa de cambio para el primer semestre del año 2.009. En montos unitarios es 546 USD/ton de bagazo desmedulado húmedo producido, puesto en la planta celulósica ubicada en la localidad de Coronel Martínez. Los costos de manipuleo del bagazo desmedulado representan 2,86USD/Tonelada de bagazo desmedulado. El flete se evalúa de la siguiente forma: para distancias inferiores a 100 Km, precio en guaraníes = 400.000 Gs + 9.450 Gs/Km; para distancias superiores a los 100 km, precio en guaraníes = 9.450 Gs/Km El costo de producción de pulpa química es de 23.737.169 USD Gustavo Ramírez Leandro Britos 12 Universidad Nacional de Asunción Facultad de Ingeniería Trabajo Final de Grado Ingeniería Electromecánica PROYECTO DE UNA PLANTA DE PAPEL A PARTIR DEL BAGAZO DE CAÑA anual. El costo de producción del papel de impresión y escritura para un año Normal asciende a 71.485.271 dólares americanos. Punto de Nivelación Con estos datos, ventas 121.778.400 US$ por año, costos fijos 26.131.720 US$ por año, costos variables 45.353.551 US$ por año, el punto de nivelación corresponde a 34 % de la capacidad instalada de la planta. Estado demostrativo de ganancias y pérdidas La utilidad neta que corresponde al año normal, asciende a la suma de 30.008.953 US$ por año, mientras que en el de sin financiamiento le corresponde 46.829.816 US$ por año. Flujo de fondos con financiamiento En el año normal asciende a la suma de 27.474.105 US$ por año. Flujo de fondos sin financiamiento En el año normal asciende a la suma de 63.158.816 US$. Analizando ambos flujos, podemos deducir que el flujo de fondos sin financiamiento representa un porcentaje de 84% superior al de con financiamiento. Esto nos indica que si el proyecto se lleva a cabo con 100 % de aporte propio, se obtendría un patrimonio al cabo del décimo año, prácticamente el doble de lo que se va a obtener con casi el 50% de financiamiento EVALUACIONES DEL PROYECTO Evaluación Financiera. Análisis de 10 años de vida útil del proyecto. Con financiamiento: Valor Actual Neto (VAN): 26.432.552 US$ Tasa Interna Retorno (TIR): 8,54 % Beneficio/Costo: 1,71 Sin financiamiento: Valor Actual Neto (VAN): 182.653.598 US$ Tasa Interna Retorno (TIR): 16 % Beneficio/Costo: 2,91 Gustavo Ramírez Leandro Britos 13 Universidad Nacional de Asunción Facultad de Ingeniería Trabajo Final de Grado Ingeniería Electromecánica PROYECTO DE UNA PLANTA DE PAPEL A PARTIR DEL BAGAZO DE CAÑA Evaluación Económica Los resultados obtenidos de la evaluación financiera y el análisis de sensibilidad muestran que el proyecto es financieramente viable, por las siguientes razones. 1. Presenta un Valor Actual Neto (VAN) mayor a cero. 2. Presenta una Tasa Interna de Retorno (TIR) igual a 8,54 %/año, mayor a la tasa de interés asumida de 7 %/año. 4. Presenta una relación Beneficio/Costo mayor a la unidad. Evaluación Social Con la implementación de este proyecto, serán beneficiadas varias poblaciones del departamento y además se van a cumplir varios aspectos de esta índole, tales como: 1. Fortalecer el desarrollo del rubro caña de azúcar, ya que representa uno de los ingresos de mayor importancia en el sector agro industrial a nivel de micro empresas. 2. Permite la participación de pequeños y medianos productores en el programa de producción. 3. Permite la creación de nuevos puestos de trabajo en forma directa e indirecta. Evaluación de Impacto Ambiental LEY No. 294/93 1. Plantea una solución al problema que pueda generarse en la producción y disposición del bagazo excedente por la industrialización de la caña de azúcar. 2. Incentiva el uso correcto de los recursos naturales. 3. Permite la implementación de tecnologías más limpias y amigables con el ambiente. 4. Contribuye en la fijación del carbono preservando la calidad del ambiente. 5. Mejora el ambiente paisajístico general. El agua extraída en el proceso, ingresa nuevamente a los distintos circuitos de uso del agua dentro de la fabricación del papel, como ser en la operación de refinado, mezcla, dilución o en la misma máquina de papel según sea el caso. Gustavo Ramírez Leandro Britos 14 Universidad Nacional de Asunción Facultad de Ingeniería Trabajo Final de Grado Ingeniería Electromecánica PROYECTO DE UNA PLANTA DE PAPEL A PARTIR DEL BAGAZO DE CAÑA Conclusión general 1. El país posee un gran potencial para la producción de la caña de azúcar, al poseer suficiente cantidad de superficie disponible sin interferir con otros cultivos anuales tradicionales importantes, como la soja, trigo, maíz, etc. 2. Según el relevamiento del Ministerio de Agricultura y Ganadería, el Paraguay posee cerca de unas 450.000 hectáreas aptas y disponibles. 3. El programa nacional de los biocombustibles, plantea el uso de parte de esta superficie a fin de ampliar la producción de caña de azúcar y convertir esta en alcohol para satisfacer el mercado nacional y posteriormente exportar, según los objetivos trazados por la Mesa Sectorial de lo Biocombustibles, citado en el primer capítulo del presente trabajo. 4. La mejora en la producción primaria permitirá mayor competitividad por el abaratamiento de la caña de azúcar, favoreciendo la mejora de los problemas de competitividad que enfrenta la exportación del bio etanol. 5. Estos aspectos mencionados permite evaluar que el país posee un gran potencial en la producción de caña de azúcar y a través del mismo la de biocombustibles, pero debe salvar las dificultades de competitividad que actualmente atraviesa. Gustavo Ramírez Leandro Britos 15
